(57)【要約】  加熱エアロック・フィーダが開示される。加熱エアロック・フィーダは、クラムシェル・バーナ・ボックスによって囲まれるリアクタ・チューブへの固形の断片化されたプラスチックの連続的給送を可能にする。リアクタ・チューブの内部で、右手フライトを備えた１つと左手フライトを備えた１つの２つのオーガが、円滑なオーガに溶接されて、２つの連続するオーガを作り出し、固形のプラスチック材料、液体のプラスチック材料、及び溶融プラスチック材料を２つの小穴に押し通す。プラスチックが溶融状態にあって強制的に２つの小穴に通されるので、エアロックは、形成され、空気がシステムに進入するのを防止する。固形の断片化されたプラスチックがシステムの中に送り込まれると、エアロックは、形成され、システムの連続的給送を可能にする。クラムシェル・バーナ・ボックスは、対流と放射の加熱を可能にして、均一な連続加熱を可能にする。
2019529586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組立体が使用されて、プラスチックを主リアクタの中に誘導すると共にエアロックとして機能し、同時に、前記リアクタへのプラスチックの連続的給送を可能にする、再利用型の燃料処理ユニットの一部である装置であって、
駆動装置、カップリング、ギアボックス、オーガ、細長い管状のバレルハウジング、２つのクラムシェル・バーナ・ボックス、エクスパンション・カート、及び、支持フレームを含み、
前記駆動システムは、標準の既製の高トルク比を有するヘリカルギア駆動装置であり、
前記ギア駆動装置は、前記システムの全長を縮小するために鉛直設置域を備えて選択され、
前記駆動装置は、標準のシーア・カップリングに連結され、
前記カップリングは、過負荷状態下で前記ギアボックスを保護するために分離するように設計され、
前記カップリングは、カスタム構築される２つのオーガから構成され、一方が、左手フライトであり、他方が、右手フライトであり、前記オーガのうちの一方が、他方よりも長くて、前記ギアボックスを通って突き出て前記駆動カップリングに連結し、前記オーガが、機械加工の目的のためにコネクションスリップを備えて固形材料から構築され、前記オーガが、ギアボックスに連結され、
前記オーガが連結される前記ギアボックスは、シャフトにキー結合されて前記ギアボックスの両側でシールされるギア駆動装置から構成され、前記ギアボックスが、単純なリップ・シール、軸受、及び、平歯車から構成され、前記ギアボックスの長さが、機械が端部で他方にソケット嵌合して固く溶接され得るように、ねじフライトの再装填のために延びて、前記ねじが、溶接後に外側が機械加工されてハウジング内に配置され、
前記細長い管状のバレルハウジングは、ストレートデザインを求めるために、内部を機械加工する前に事前溶接され、両端の連結フランジ及び前記入口が、前記ギアボックス及び前記リアクタ・ボルト・パターンと整合し、一方側が、先細に機械加工され、前記出口面積を減らして、前記加熱エアロック・シアタの内部の背圧を増やし、前記給送が、リアクタ整合フランジに溶接され、
前記オーガは、細長い管状のバレルの内部に位置してプラスチック材料の入力及び出力が前記細長い管状のバレルの両端で可能にされ、
前記オーガ及び細長い管状のバレルの組立体は、２つのスプリット組立体クラムシェル・ヒータ・ボックスによって囲まれ、一方が、前記オーガの一端をカバーし、他方が、前記オーガの他端をカバーして、前記エアロックが前記フィーダ内部の前記プラスチックをシールしてその蒸発を開始させるのを可能にする熱を作り出し、前記クラムシェル・ヒータ・ボックスが、前記エアロック・フィーダに接触して、前記金属が外側で膨張しないように内側で絶縁されているという事実のおかげで、前記クラムシェル・ヒータ・ボックスからの前記ハウジングのより大きな膨張を可能にし、
上で説明する装置全体は、カートにボルト留めされて、前記装置の膨張と収縮を可能にし、
前記装置がボルト留めされる前記カートは、フレームに載っている、装置。
【請求項２】
前記オーガは、前記細長い管状のハウジングの内部に位置し、
前記２つのオーガのうちの長い方は、前記ギアボックスの中に延びて前記ギアボックス内で連結されて回転を提供し、
前記オーガは、細長い軸まわりに回転可能なねじであり、個々が、細長いシャフトを有し、各シャフトの長さの２分の１に沿って前記ギアボックスから始まって円滑表面に終わる外方に延びる螺旋状のフライトを備え、前記円滑表面が、前記外方に延びる螺旋状のフライトを備える前記オーガと同一の直径を有し、
前記２つのオーガのフライトは、重なって、前記外方に延びる螺旋状のフライトの反対方向の回転を提供し、
前記装置の前記出力側の各オーガの円滑部分は、各オーガと前記細長い管状のバレルハウジングとの間のスペースが２．５４ｃｍ（１インチ）よりも小さいように機械加工される、請求項１に記載の２つのオーガ。
【請求項３】
前記細長い管状のバレルハウジングの両端の前記連結フランジは、前記ギアボックス及び前記リアクタ・ボルト・パターンと整合し、
前記リアクタ・チューブの中で更に下方に給送する前記端部は、先細に機械加工され、出口面積を減らして、本発明の内部の背圧を増やし、
前記フィーダ組立体は、前記ギアボックス端部の向かい側でリアクタ整合フランジに溶接される、請求項１に記載の細長い管状のハウジング。
【請求項４】
各クラムシェル・バーナ・ボックスは、上側と下側のセクションが共に１８０度の円形で構成され、
前記クラムシェル・バーナ・ボックスの個々は、整合ボルト留めフランジと、前記細長い管状のバレルハウジングを囲むシール・チャンバと、に連結され、
前記ガス空気入口ボックスは、前記クラムシェル・バーナ・ボックスの下側セクションの個々への空気ガス混合物を可能にするために、前記細長い管状のバレルハウジングの前記底部に実装され、
前記下側セクションは、前記下側セクションの上、７．６２ｃｍ（３インチ）に溶接される穿孔金属スクリーンを有し、
前記空気は、混合する空気及びガスを前記穿孔スクリーンを通して分配するために空気チャンバとして機能し、
前記穿孔スクリーンの前記穴の量及び直径は、ガス及び空気混合物の容積が通過するのを可能にしながら、火炎高さを制御するために重要であり、
前記下側クラムシェル・バーナ・ボックスは、空気混合ボックス及びそれに連結されたバーナ連結ポートも有し、
前記混合器ボックスは、前記穿孔スクリーンの下で前記空気ガス混合物を均一に分配するためにフレア構造を有し、
前記混合器ボックスは、前記穿孔スクリーンの各開口のための一貫したガス空気比を確実にする、前記空気ガス混合物に対する背圧を作り出し、
アクセス・パイプは、前記下側クラムシェル及び前記穿孔スクリーンの両方を穿通するために使用され、
連続したパイロット・ライトは、設置される、請求項１に記載の２つのクラムシェル・バーナ・ボックス。
【請求項５】
フレームに溶接される２つのフラットバー・リテーナ間に載っている重金属板構造体で構成され、カム・フォロワが円滑な表面上を転がることを可能にして上下運動を妨げる、請求項１に記載のカート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機技術を改善して、リアクタの連続的給送を可能にさせ、同時に、より少ない動力を使用し、したがって、効率を増進させ、燃料製品の生産コストを低下させる。本出願は、再利用型の燃料処理ユニットの一部である装置に関する。本装置は、ユニットの中へのプラスチックの連続的給送を可能にするが、その理由は、本明細書で説明する装置がプロセスを作り出し、それによって、熱が嫌気性環境中で許容され、大気圧が装置の内外に漏れず、空気が装置内に漏れ入らず、固体や加熱液体形式のプラスチックがフィーダの下流の装置内で問題を起こさない、からである。
【背景技術】
【０００２】
再利用型のエネルギ装置においてフィーダ・エアロック・システムを使用することは、公知である。公知のデバイスの実例は、Ａｍｒｅｉｎ  ｅｔ．  ａｌの米国特許第５，７６２，６６６号、Ｔａｉｌｏｒの米国特許第３，１５１，７８４号、及び、Ｋｕｌｌｇｒｅｎ  ｅｔ．  ａｌ．の米国特許第３，１２９，４５９号を含む。これらの特許は、サイドゲート（Ａｍｒｅｉｎ  ｅｔ．  ａｌ．）、羽根を用いるエアロック向けロータリ・フィーダ（Ｔａｉｌｏｒ）、及び、電気加熱（誘導）を用いる押出機（Ｋｕｌｌｇｒｅｎ）、を備えたエアロックを教示している。Ｔａｉｌｏｒのデバイスは、鋼製の羽根がシャフトに実装されて丸い加工済みハウジング内で回転するロータリ型の装置を教示している。開口は、ハウジングの上と下にあり、材料がハウジングの中と外に流れることができる。羽根は、入口と出口の圧力差をブロックする。この設計には、４つの制約が存在する。第１は、膨張して圧力の漏出を許すので、熱に耐えられないであろう、ということである。第２は、羽根がポケットとして作用し、また、大気を入口から出口に運ぶ、ということである。第３は、回転速度に関係する。回転速度は、材料が放出部から落ち出る時間を見込むために、遅くなければならず、さもないと、材料は、ぐるりと運び返されて、入口からの再充填を妨げるであろう。第４は、このデバイスが、ホットプラスチックのような溶融材料を許容しないであろう、ということである。
【０００３】
Ａｍｒｅｉｎのデバイスは、２つの弁を使用し、それらの間にホッパ又はパイプを備えて材料の充填を可能にするフィーダ・エアロック・システムを教示している。この設計は、熱に耐えるが、大気が入口からフィーダに入って放出部まで通り抜けできるようにする。これは、大気ガスは下流で問題を引き起こすのでプロセスによっては大気ガスが許容されないことがあるので制約となる。このデバイスの場合の第２の制約は、ホットプラスチックのような溶融材料が可能にしないであろう、ということである。
【０００４】
Ｋｕｌｌｇｒｅｎのデバイスは、誘導加熱型の押出機を教示している。この押出機は、電気コイルを用いる誘導加熱を採用する。この装置の制約は、エアロックを作り出さず、したがってプラスチック材料の連続的給送を可能にしないこと、そして、プラスチックを溶かすために必須の内部の圧力及び熱を達成するために極めて高い馬力を要する厚く長いバレルを必要とし、高出力が必要になることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，７６２，６６６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，１５１，７８４号明細書
【特許文献３】米国特許第３，１２９，４５９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
プラスチック廃棄材料は、断片化されて、熱分解リアクタの中に送り込まれる。摂氏３５０度を超えた熱を適用することは、断片化されたプラスチック材料を溶かして蒸発させるであろう。加熱エアロック・システムは、装置であって、そこでは断片化されたプラスチック材料が熱分解リアクタに送り込まれる。加熱エアロック・フィーダ・システムの主要な構成要素は、駆動装置、カップリング、ギアボックス、オーガ、ハウジング、バーナ・ボックス、エクスパンション・カート、及び、支持フレームである。分かったことは、従来技術が、エアロックを維持しながらのフィーダへの加熱プラスチックの連続的給送を可能にはしなかった、ということである。開示した発明の好適な実例は、以下を含む。
【０００７】
製作に関する材料や労働を減らすためにできる限り短く設計された既存のギアボックスは、片持ち負荷を掛けることに関して短いギアボックスが制限を受けるように、この通常の特許出願に対して、制限された機能を有し、長いヒーブシャフトを保持するために試みる力が極端な圧力を主要な軸受に掛けるので、もたらされるのは、軸受の寿命の縮小であり、或いは、力を扱うための重作業用軸受が必要とされる。重作業用軸受が使用される場合、軸受の大型化を招き、大型のポケットがギアボックス・ハウジングに作り出される。大型のポケットは、軸受を支持するためのハウジングの能力を下げ、それで次には、ハウジングがより厚く作られるであろう。これは、標準のギアボックスのコストを増加させる。この設計は、軸受間の空間を拡張させ、軸受の負荷を軽減する。軸受を更に離隔することによって、片持ち負荷が減り、軸受寸法が小さめになる場合があり、ハウジングが薄めになる場合があり、総コストが減り、性能が改善される。軸受との連結の点を更に離せば離すほど、シャフトのアライメントがより真っ直ぐになり、摩耗が減り、ギアボックスの寿命が増加する。
【０００８】
カート及びフレーム間に取り付けられるフラットバーは、この装置がより良い熱移動を可能にする薄めの材料をリアクタに組み込むので、熱移動のせいで装置が膨張及び収縮するのを可能にする。
【０００９】
２つのヒータ・ゾーンは、プラスチック材料が固形の断片化された状態から液体状態に変態するのを可能にする（フィーダの最初の固形の断片化されたプラスチック材料と、フィーダの最後の液体状態）。断片化された固形状態及び液体状態間には、溶融状態のプラスチック材料が存在する。溶融プラスチック材料は、厚くて粘着性があり、空気がリアクタに入るのを防止するのに必要なエアロックを作り出すために所要圧力の形成を可能にする。
【００１０】
蒸気ガス（天然ガス又は合成ガス）及びクラムシェル・バーナの使用は、プラスチック材料の処理において可能にすべき外部加熱を可能にし、これに対して、従来技術は、電気加熱バンド及び内部圧力を使用したところ、プラスチック材料を処理するために必要とされる熱を生産するために、高い電力消費を招いた。蒸気ガス及びクラムシェル・バーナの使用は、少なめの電力消費、迅速な処理時間、及び、より精度の良い一貫した熱生産、を可能にする。
【００１１】
クラムシェル・バーナの使用は、穿通パイプの全外部表面上に熱が発生するのを可能にし、また、リアクタ・チューブへのアクセスを可能にする。クラムシェル・バーナの使用は、内部のリアクタに対して低プロファイルを可能にして、熱源及び穿通パイプ表面間の空間量を減少させ、バーナシステムの要求するＢＴＵ値を増加させずに熱移動を増加させる。クラムシェルの設計は、対流加熱及び放射加熱の双方を組み合わせており、穿通パイプまわりの均一な加熱源を作り出す。２つのタイプの加熱を組み合わせることは、穿孔スクリーンの使用で達成され、穿孔スクリーンは、穿通チューブの長さ全体と、クラムシェル・バーナの底部内側の上までの３分の１と、に延びている。この設計は、バーナ・ボックスに普通に発生するホットスポットも防止する。既存のシステムと比べてこのシステムの別の差異は、点火源が穿孔スクリーンに隣接するクラムシェル・バーナ・ボックスの内側である、ということである。システムは、火炎センサ、並びに、空気流を確実にするためのファン圧力スイッチを含む。２重ガスストリームは、ガス量又は空気量を調整することによって使用され、これに対して、既存のシステムは、複雑な空気制御ダンパを使用して、不規則な火炎寸法を作り出す燃料の一様でない燃焼を引き起こすかもしれない空気／ガス比を調整する。加熱エアロック・フィーダの一部であるクラムシェルの設計は、耐火材が全表面に並べられるのではなく、クラムシェルの上半分にだけである。クラムシェルの下側半分に耐火材が並べられない、という事実は、任意の熱の形成が全ボックス表面を通して消散するのを可能にする。この設計は、混合ガスの自動点火の機会も減少させる。
【００１２】
留意及び理解すべきことは、本発明の上記や他の利点及び結果が、本明細書で説明して添付の特許請求の範囲によってより詳細に画定される熟慮された新規の構成、組合せ、及び要素を示している以下の詳細な説明及び添付する図面から、当業者には明らかになるであろう、ということであり、明瞭に理解すべきことは、本明細書で説明する本発明の正確な実施例における変更が、従来技術によって除外され得る場合を除いて、特許請求の範囲の範囲内に包含されることを意味する、ということである。
【００１３】
添付する図面は、本発明を形成及び使用するために現在考案されたベストモードに係る本発明の好適な実施例を例証している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】加熱エアロック・フィーダがその一部である再利用型のエネルギ装置の全体を示す図である。
【図２】再利用型のエネルギ装置の残部がフェードされている、シェード付けされた加熱エアロック・フィーダを示す図である。
【図３】図４に５１で示されてもいる加熱エアロック・フィーダ内にあるオーガを示す図である。
【図４】その完成した形式の、また、部品に分解した、加熱エアロック・フィーダを示す図である。
【図５】その完成した形式の、また、部品に分解した、チャー分離柱を示す図である。
【図６】その完成した形式の、また、部品に分解した、チャー放出システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、或る種の好適な実施例に関連して本明細書で説明及び開示するが、この説明は、本発明を本明細書で図示及び説明する特定の実施例に限定することを意図しておらず、むしろ、本発明は、本明細書に含められる特許請求の範囲によって画定される本発明の精神及び範囲の範囲内に入る全ての代替的な実施例や修正例、並びに、開示して権利請求する本発明の任意の等価物、をカバーすることを意図している。
【００１６】
この出願が説明する通常の特許は、低温材料と加熱されて溶けている材料（溶融プラスチック）との間の給送材料に対する背圧の適用を可能にする。加熱エアロック・フィーダ・システムの主要な構成要素は、駆動装置、カップリング、ギアボックス、オーガ、ハウジング、クラムシェル・バーナ・ボックス、エクスパンション・カート、及び、支持フレームである。図１は、再利用型のエネルギ・リアクタ・システムの組立体全体を示す。図２は、再利用型のエネルギ・リアクタ・システムの組立体全体の一部である加熱エアロック・フィーダを示す。駆動システムは、図４の５９の、高トルク比を有する標準の既製のヘリカルギア駆動装置である。ギア駆動装置（図４の５９）は、システムの全長を縮小するために鉛直設置域を備えて選択される。この駆動装置は、標準のシーア・カップリング（ｓｈｅｅｒ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）に連結される。このカップリングは、過負荷状態下でギアボックスを保護するために分離するように設計される。カップリングは、２つのオーガから構成される。図４の５１の２つのオーガは、カスタム構築される。これらのオーガは、図３にも示される。これらのオーガは、機械加工された３部分システムである。オーガの第１の部分は、図３の５１ａ及び５１ｂで示された駆動シャフトであり、１つの駆動シャフトは、第２の駆動シャフトより長い。それらは、細長くて軸まわりに回転可能である。オーガの中間セクションは、図３の５１の、細長くて軸方向に回転可能なスクリューであり、個々が細長いシャフトを有し、細長いシャフトはギアボックスで始まって軸方向に回転する円滑な表面のオーガにつながる各シャフトの長さの２分の１に沿って外方に延びる螺旋状のフライトを備え、装置の出力側の各オーガの円滑な部分は、機械加工され、したがって、各オーガと細長い管状のバレルハウジングとの間のスペースは、２．５４ｃｍ（１インチ）より小さい（図３の５２）。
【００１７】
これらのオーガは、図４の６１の内側である図４の５３の内側に位置する。一方のオーガは、左手フライトを有し、他方のオーガは、左手フライトと重なる右手フライトを有する。図４の５１のオーガのうちの一方は、他方よりも長くて、ギアボックスを通って突き出て図４の５７のギアボックスの中に位置する駆動カップリングに連結する。オーガは、機械加工の目的のためにコネクションスリップを備えて固形材料から構築される。オーガは、材料や組立体を製作するための人件費を削減するためにセグメントに構築される。セグメントは、より単純な製作物と互換性もある。ギアボックス５７のギア駆動装置は、シャフトにキー結合されて両側でシールされる。ギアボックスは、ダブル・リップ・シール、軸受、及び、平歯車から構成される。ギアボックスの長さは、図４の５１及び５２のスクリュー・フライトの片持ち負荷を支持するために延びている。
【００１８】
全ての表面は、溶接後に図４の５１及び５２の両アイテムの接触側が機械加工される。図４の５３のハウジングは、ストレートデザインを求めるために、内部を機械加工する前に事前溶接される。両端の連結フランジ及び入口は、ギアボックス及びリアクタ・ボルト・パターンと整合する。図４の５４は、先細に機械加工され、出口面積を減らして、加熱エアロック・フィーダ（図４）の内部の背圧を増やす。このフィーダ組立体は、図４の５５のリアクタ整合フランジに溶接され、次いで、図４の５３のボディに溶接される。図４の５２は、図４の５１に溶接され、次いで、組立体全体は、図４の５３のボディを通って摺動して、出口ポートで図４の５４の端部と面一に突出する。ギアボックス及び組立体ハウジングは、図４の６７の支持フレーム上に載っている。この組立体は、リアクタ全体のための主要な定着ポイントである後部にボルト留めされる。加熱エアロック・フィーダは、熱のせいで膨張するとき、縦方向に膨張する。膨張に取り組むために、この装置は、図４の６０のカートで支持され、応力を支持部に生じさせずに、機械が膨張するのを可能にする。既存の技術は、互いにボルト留めされて熱を吸収するために極めて厚い材料から構築されている短めのセクションを使用していた。この設計は、より良い熱の移動のために薄めの材料を利用するが、可動の支持システムを使用した。
【００１９】
固形の断片化されたプラスチック材料（周囲温度）は、図４の５６の加熱エアロック・フィーダに送り込まれ、熱は、図４の６１で適用され、溶融状態の加熱プラスチック材料は、５１が図４の５２に連結される場所で固形の断片化されたプラスチック材料（周囲温度）から作り出される。５１及び５２の連続したオーガは、内側６１に位置する内側５３に位置する。エアロックは、それを押圧する固形の断片化されたプラスチック材料（周囲温度）から背圧から図４の５２の端部で作り出される。
【００２０】
この装置は、加熱されたプラスチック材料を主リアクタの中に誘導し、同時に、エアロックとして機能するために使用される。固形の断片化されたプラスチック材料及び溶けている材料（溶融プラスチック材料）間の送られたプラスチック材料に背圧を適用することによって、図４の５２で示すデッド・スポットが作り出される。５２には、シャフト上のフライトが存在しない。図４の５２で示されたこのプロセスで作り出されるこのデッド・スポットは、溶融プラスチック材料が、図４の５６で装置の中に送られてくる到来の固形の断片化されたプラスチック材料（周囲温度）によって圧力を形成するのを可能にする。このエリア５２は、５２及び５３間の空所を満たす大きめのシャフトエリアも有する。この大きめのシャフトは、内部圧力を増加させ、エアロック効果を作り出す。エアロック・フィーダの放出部は、固形の断片化されたプラスチック材料（周囲温度）が図４の５６で送られる開口と比べて寸法が非常に縮小している２つの開口によって図４の５４で制限もされる。フィーダが停止すると、プラスチック材料は、図４の５２のエリアのフィーダ内部に残存し、その理由は、図４の５１のフィーダ・オーガが回転し続けるときでさえ、プラスチック材料が図４の５３のハウジングから押し出されないであろうからである。この理由は、新たな固形の断片化されたプラスチック材料（周囲温度）が導入されるときに、加熱された溶融プラスチック材料が、押し出されるだけであるからである。到来するプラスチック材料は、圧力を作り出し、エリア５２の溶融プラスチック材料が移動するように強制する。これが意味することは、エアロック・フィーダが冷たくなると、残りのプラスチック材料が固形に転じて次の行程までシールするであろう、ということである。次の行程が起こると、プラスチック材料は、再加熱され溶けて、図４の５１のオーガが回転するのを可能にする。
【００２１】
この装置は、図４の６１のクラムシェル・バーナでプラスチック材料を蒸気及び液体状態に加熱もする。エアロック・フィーダ用の加熱源は、図４の６１〜６５の２つのクラムシェル・ヒータである。これらの２つのクラムシェル・ヒータ・ボックスは、エアロックシールを作ってフィーダ内のプラスチックの蒸発を開始させるために必要とされる熱を作り出す。プラスチック材料は、放出部端部からエアロック・フィーダの中間まで加熱される。２つのヒータ・ゾーンを有することによって、材料は、一端の液体状態から他端の断片化された状態に変化する。この移行の間において、溶融プラスチック材料が存在する。この溶融プラスチックは、厚くて粘着性があり、必要な圧力を形成して、エアロック効力を作り出す。このクラムシェル・ボックスは、図４の６３のシールを備えたエアロック・フィーダと接触する。これは、クラムシェル・ファイヤ・ボックスからの図４の５３のハウジングのより大きな膨張を可能にし、その理由は、ボックスが内側で絶縁されており、金属が外側で膨張するのを可能にしない、からである。加熱エアロック・フィーダは、２つのクラムシェル・ボックス・バーナを有する。１つのボックスは、内側オーガの図４の５２をカバーし、他方は、オーガの５１のオーガを加熱する。２つのクラムシェル・ヒータ・ボックス・バーナの利点は、リアクタの開始と停止で実証される。図４の５１のオーガが、停止を開始するために必要とされるエアロックを作り出すために、プラスチックシールが達成されるポイントまで冷たくなるのを可能にすること。溶融プラスチックは、オーガ及びハウジングのまわりで固形に冷やされて、フィーダが密封される。迅速に冷える能力は、クラムシェル・ヒータを使用することの大きな利点でもある。バーナの火炎は、消される場合があり、ファンは、図４の５３のハウジングを冷やすために、実行が継続することがある。
【００２２】
クラムシェル・バーナ・ボックスは、加熱エアロック・フィーダが、溶融プラスチックを作り出すために、連続した均一な熱の供給を必要とするので、使用される。制御される熱の正確な量は、一貫した材料の流れのためのプロセスに重要である。この性質のプロセスは、全方向から熱を必要とする。円形ボックスの中の高速空気流の必要性は、このプロセスに十分であろう。ボックスを穿通するプロセス構造を備えるヒータ・ボックスは、漏れを防止するためのシール・システムも必要とするであろう。長さ及び直径の双方における穿通構造の膨張は、この設計で考慮される。加熱及び冷却の双方の能力は、このプロセスで必要とされる。穿通構造は、ヒータ・ボックス・シールに対する損傷を防止するために支持可能性を必要とする。穿通構造（パイプ又はチューブ）は、ヒータ・ボックスの外側で支持されることを必要とする。穿通構造の熱膨張のために、移動可能な支持が必要とされる。膨張方向を制御するための要件は、穿通構造の反りと、ヒータ・ボックス・シールを損傷させるであろう撓みと、を防止するために同じく必要とされ、機器を損傷させるかもしれない方向の撓みを制限するための制御支持システムを必要とする。
【００２３】
ファーネス・ヒータ・ボックスは、多数のプロセスで使用され、焼却、蒸解、溶融、及び、他の熱を必要とするプロセスのために、必要とされる熱を作り出す。シリンダ又はチューブがヒータ・ボックスを穿通すると、不均一な加熱、シール漏れ、及び、膨張についての問題が起こることがある。また、穿通チューブ及びパイプにアクセスするための必要性は、必要とされる。クラムシェルの設計は、それらの理由のために実装される。クラムシェルの設計は、穿通パイプ又はチューブのプロファイルに整合するために円形形状を可能にした。この近いプロファイルは、高速空気流と共に、穿通パイプのまわりの均一な加熱を確実にする。クラムシェルの設計は、極めて低いプロファイル内部を有しており、熱源及び穿通パイプ表面間の空間量を減少させ、バーナシステムの要求するＢＴＵ値を増加させずに熱移動を増加させる。バーナが、ボックスの一方側の、直火が穿通パイプに接触するのを許さない距離に取り付けられる標準のバーナ・ボックスと比べて、この設計は、極めて小さい引火点を使用しており、穿通パイプのまわりの道のりの３分の１に熱を分配する。これによって全ＢＴＵ値が減少する。この設計は、両タイプの加熱、対流及び放射、を組み合わせており、穿通パイプまわりの均一な加熱源を作り出す。
【００２４】
使用されたのは、図４の６１ａの穿孔スクリーンであり、ガス燃料を分配し、火炎高さを制御し、同時に、空気流がヒータ・ボックスを通るのを可能にする。標準の既製のバーナ・パッケージは、点火用の両ガス及び空気混合物を供給するために使用される場合がある。このシステムの差異は、点火源であって、穿孔スクリーンに隣接する内側クラムシェル・バーナ・ボックスである。火炎センサは、点火を確実にするために使用され、ファン圧力スイッチは、空気流を確実にするために使用される。２重ガスは、ガス量又は空気量を調整することによって使用される場合がある。既存のシステムは、空気対ガス比を調整するために、複雑な空気制御ダンパを使用しており、燃料の不均一な燃焼を引き起こし、不規則な火炎寸法を作り出す。空気の速度及び圧力は、穿孔スクリーンの下で混合ガスが点火するのを可能にしないように、必要に応じて混合ガスが穿孔穴を出るのを確実にするために、固定された比率になければならない。この設計は、温度が所与の設定ポイントを超えるときに、ガス流れを止めて、空気が続行するのを可能にすることによって、この問題を克服する。システムが低い設定ポイントまで冷えると、ガスは混合物の中に戻るのが可能になり、再点火される。この制御は、内部温度を指示するためにサーモカップル付きの標準ＰＩＯコントローラを用いて達成される。クラムシェルの設計は、クラムシェルの上半分だけに設置されている耐火材ライナに対するアクセスを可能にする。全ての公知のヒータ・ボックスは、全ての表面に耐火材が普通に並べられる。このクラムシェルの下側半分は、耐火材ライナが無く、任意の熱の形成がボックス表面を通して消散するのを可能にし、表面温度が自動点火ポイントより下にとどまるのを確実にする。穿孔スクリーンは、混合ガス及び上の火炎間の圧力調節器として機能する。このチャンバは、周囲空気及び混合ガスが供給されており、両方とも周囲温度である。これによって、クラムシェルの下側半分が冷ために保持される。下側クラムシェルに耐火材が無く、耐火材の交換は、不要である。火炎からの放射熱は、図４の５３の穿通チューブの底部部分に接触しない。バーナからの空気流は、空気を穿通チューブのまわりに強制して、自然攪乱のおかげで熱を完全に穿通チューブまわりに運ぶ。この空気の運動は、穿通チューブまわりの空気を強制して排出ポイントに通す空気ストリームの中に過剰の熱を引くことによって、穿通チューブの放射熱表面を調節する。穿孔スクリーンは、長さ全体と穿通チューブまわりの３分の１とに延びている小さい火炎を有する。これは、バーナ・ボックスに普通に発生するホットスポットを防止する。穿通チューブを全方向に加熱することによって、膨張は、全方向に起こる。加熱しながら穿通チューブの撓み又は不整列を防止するために、膨張方向は、支持システムで制御される。支持は、膨張チューブに取り付けられ、望んでいない方向に動くのを防止する。カートは、カートの各側に１つである２つの構造的フラットバー間に挟まれるカム・フォロワで構成される。カート幅は、２つの構造的フラットバー間の幅が２．５４ｃｍ（１インチ）の８分の１以内であるように設計され、したがって、構造的フラットバー間に落ちて、横運動を確実にする。カム・フォロワ（ローラ）は、上又は下に膨張するのを防止しながら、穿通チューブの重量を支持する。これは、膨張の制御を可能にし、直接の行動は、横運動だけである。典型的なパイプ支持ローラは、複数の方向の膨張を可能にする。この設計は、膨張を横運動だけに制限し、穿通チューブを不整列から守っている。組立体は、図４の６７の鋼製のスキッド実装フレームに実装される。クラムシェル・ヒータ・ボックスは、図４の６１の上側セクション及び図４の６４の下側セクションで構成される。これらのセクションは、対応ボルト留めフランジと、穿通チューブを取り囲む図４の６３のシール・チャンバと、に連結される。ガス空気入口ボックスは、図４の６４の底部セクションに実装され、空気ガス混合物を下側セクションの中に入れるようにする。下側セクションは、図４の６４の下側セクションの上、７．６２ｃｍ（３インチ）に溶接される図４の６４ａの穿孔金属スクリーンを有する。これは、混合した空気及びガスを穿孔スクリーンを通して分配するために空気チャンバとして機能する。穿孔スクリーンの穴の量及び直径は、ガス及び空気混合物の容積が通過するのを可能にしながら、火炎高さを制御するために重要である。図４の６４の下側クラムシェルは、図４の６５の混合物ボックス及びそれに連結された図４の６５ａのバーナ連結ポートも有する。図４の６５の混合器ボックスは、図４の６４ａの穿孔スクリーンの下の空気ガス混合物を均一に分配するためにフレア構造を有する。図４の６５の混合器ボックスは、空気ガス混合物に対する幾らかの背圧を作り出し、図４の６４ａの穿孔スクリーンの各開口のための一貫したガス空気比を確実にする。標準の在庫のあるバーナは、図４の６５ａのポートに連結される場合がある。標準のバーナ・イグナイタは、火炎インジケータと共に、図４の６４ａの穿孔スクリーンの上部に位置する。図４の６４ｂのアクセス・パイプは、イグナイタのために、及び、実装されるべき図４の６４ｃの火炎センサのために、図４の６４の下側クラムシェル及び図４の６４ａの穿孔スクリーンの両方を穿通するために使用される。連続した図４の６４ｃのパイロット・ライトは、このパイプを通して設置されて、図４の６４ａの穿孔スクリーンの上方で止まる。火炎のパイロット・ライト・プルーフは、ガスが空気ガス混合物の中に許容されるまで火炎があることを示すために必要とされる。加熱設定ポイントに達すると、空気ガス混合物からのガスだけが終止し、その一方、ファンは、実行が継続して、新鮮な空気をバーナ・ボックスに押し通す。パイロット・ライトは、加熱プロセスのこの段階で実行が継続する。熱の制御は、ＰＩＤコントローラが使用される。このコントローラは、図４の６１の上部クラムシェル上に位置するサーモカップルによって送られる。広範囲の温度は、このタイプのプロセスで達成されて制御される場合がある。燃料ガス間の切り替えのための性能は、この設計でも可能である。２セットの電磁弁は、図４の６５ｂのバーナ上に位置しており、調整可能なオリフィスを有し、定量のガスが一貫した量の空気の中に入るのを可能にする。空気と混合される天然ガスは、異なった空気混合比を必要とし、そういうことで、合成ガスは、同一空気容量が必要になろう。固定オリフィスの調整は、ガス間の切り替えを可能にする。図４の５３の穿通チューブの膨張は、図４の６０のカート・サポートによって制御される。このカートは、図４の６７のフレームに溶接される図４の６０ｂの２つのフラットバー・リテーナ間に載っている、重金属板構造体で構成される。これによって、カム・フォロワが、円滑な表面上を転がることができ、上下運動を妨げられる。カート幅は、たったの２９９．７２ｃｍ（１１８インチ）であり、図４の６０ｃのフラットバー間のスペースより小さく、横運動と上下運動が妨げられ、その一方、左右運動だけが可能である。
【００２５】
プラスチック・バイオマス材料を正圧及び高熱下で事前加熱及び蒸発させることによって、図１に示す主リアクタは、約１２１９．２ｃｍ（４０フィート）だけ短くされて、標準のリアクタセクションがするであろう性能と同じ性能を取得する。これによってリアクタ（図１）拡張長さが図４のオーガと共に減少する。この寸法の減少は、オーガがより短いので、このエリアのトルクを増加させる。図１に１で示す上側リアクタのオーガは、リアクタ内部に包含される多量の液体プラスチックのせいで、最大トルクが必要とされる場所である。プラスチックが図１に示すリアクタの下方に進めば進むほど、より多くのプラスチック材料が蒸気に変換され、オーガのしなければならない仕事がより少なくなる。
【００２６】
図４に６１で示すバーナ・ボックスは、２つのセクションになっている。これによって、加熱ゾーンの制御が可能である。この制御は、リアクタの始動から停止の間でエアロック効果を維持するために必要である。リアクタは、熱くなるので、圧力を内部に構築し始めるであろう。この圧力は、リアクタを脱する道を探すであろう。第１は、加熱リアクタフィーダであって、図４に示す本特許出願の主題である装置であり、第２及び第３は、圧力がシステムから出ることのできるエリアであって、図６に示すアッシュ放出部と図５に示すアッシュ分離器とである。図６のチャー放出部は、蒸気損失を防止する摺動ゲート付きシールである。図５に示すチャー分離器は、蒸気が除去されるのを可能にする。
【００２７】
この設計は、迅速な工場組立及び迅速な設置のためのモジュール型の構造である。これは、当分野の容易なメンテナンスも可能にする。このモジュール型の設計は、工場で完全に組立及び試験を行うことができる。
【００２８】
上の本発明については、好適な実施例及びその修正例を参照して、詳細に、表示、説明及び例証してきたが、理解すべきことは、前述の及び他の修正例が、単なる例示であり、しかも、形式的な及び詳細な等価的変更が、従来技術によって除外される場合を除いて、権利請求する本発明の真の精神及び範囲から逸脱せずに、行うことができる、ということである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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